Карта польоту, зазначені точки з концентрацією метану понад 3 ppm*m. І це багато!
Уявіть собі, що у вас є полігон для сміття, який час від часу димить і смердить. Пов'язано це з тим, що за гниття органіки утворюються різні гази. У цьому утворюється як метан, а й дуже отруйні гази, тому полігони ТПВ іноді потрібно обстежити.
Зазвичай це робиться пішим обходом з детектором метану, що носиться, але на практиці це дуже складно, довго і взагалі не особливо потрібно власникам сміттєвого полігону.
Натомість це потрібно уряду міста, муніципальній владі, області тощо, де знаходиться полігон чи санкціоноване звалище, екологам та простим людям, які хочуть дихати чистим повітрям.
Послуга автоматизованого виміру рівня метану за допомогою дронів дуже популярна в Європі.
Ми з нашими партнерами з компанії , провели спільну роботу у цьому напрямі та отримали цікавий результат.
Чим регулюється?
Нормативна база з полігонів ТПВ — інструкція з проектування, експлуатації та рекультивації полігонів для твердих побутових відходів (утв. Міністерством будівництва РФ 2 листопада 1996 р.), санітарні правила СП 2.1.7.1038-01 «Гігієнічні вимоги до влаштування та утримання відходів» (утв. постановою Головного державного санітарного лікаря РФ від 30 травня 2001 р. № 16), концепція поводження з твердими побутовими відходами в Російській Федерації МДС 13-8.2000 (утв. Постановою Колегії Держбуду РФ від 22 грудня 1999 р.) , СанПіН 17-2.1.6.1032. 01. Атмосферне повітря та повітря закритих приміщень, санітарна охорона повітря. Гігієнічні вимоги щодо забезпечення якості атмосферного повітря населених місць (утв. головним державним санітарним лікарем РФ 2.1.6).
Гранично допустимі концентрації цього набору документів такі:
речовина
ГДК, мг/м3
Максимально разова
Середньодобова
Пил нетоксичний
0,5
0,15
сірководень
0,008
-
Окис вуглецю
5,0
3,0
Окис азоту
0,4
0,06
Ртуть металева
-
0,0003
метан
-
50,0
аміак
0,2
0,04
Бензол
1,5
0,1
Трихлорметан
-
0,03
4-хлористий вуглець
4,0
0,7
Хлорбензол
0,1
0,1
Типовий склад біогазу:
речовина
%
Метан, CH4
50-75
Вуглекислий газ, CO2
25-50
Азот, N2
0-10
Водень, H2
0-1
Сірководень, H2S
0-3
Кисень, O2
0-2
Виділяється біогаз до 12-15 років, причому після другого року - в основному тільки метан або тільки вуглекислота (або їхня суміш).
Як шукають витоку зараз
Щоб знайти місця виходу метану на полігонах для сміття, використовується праця обхідників. Беруть ручний газоаналізатор (у народі — «нюхач») і ще одну штуку, схожу на парасольку, обхідник вибирає місце на полігоні. Встановлює там невеликий купол і чекає, поки під куполом накопичиться концентрація газу. Вимірює рівень концентрації за допомогою газоаналізатора та фіксує показання приладу. Після цього він пересувається до іншої точки для наступного виміру. І так далі.
Процес досить простий, але дуже неефективний з точки зору кількості вимірів в одиницю часу. Додамо сюди людський фактор і пекельні умови роботи обхідника, який змушений годинами ходити смердючим полігоном (напевно, все-таки використовуючи засоби індивідуального захисту).
Дрон нам на допомогу
Наприкінці 2018 року на виставці INTERGEO 2018 (Франкфурт) ми познайомилися з технологією Пергам та їх досвідом польотів на дронах над полігонами ТПВ. Діти почали використовувати для пошуку витоків дрон із встановленим на ньому дистанційним лазерним детектором метану. На борту дрона поставили логер, який пише всі свідчення детектора. Після завершення обльоту інформація з логера переноситься на комп'ютер у вигляді табличних даних для аналізу. Якщо десь є перевищення концентрації метану, дрон відправляють на цю точку ще раз для зйомки місця витоку.
На той час хлопці з Пергам вже здійснили низку обльотів полігонів ТПВ, причому зрозуміли, що літати досить просто. Вийшов такий процес:
- Такі обльоти дронами зазвичай узгоджуються за два тижні після дотримання юридичних формальностей: отримання дозволу власника території, затвердженого авіаційною владою та адміністрацією області плану польоту. Заявку на встановлення місцевого режиму польотів надсилають до зонального центру (ЗЦ) за три-п'ять днів до початку робіт, план польотів надсилають за день до початку робіт. У день початку робіт необхідно зателефонувати за дві години до ЗЦ, перед зльотом потрібно зателефонувати до всіх відповідальних органів. Відповідальні органи визначаються за загальною картою "Повітряний простір Російської Федерації" (ВП РФ). Незабаром вийдуть зміни, і можна буде літати на висотах до 150 метрів у межах прямої видимості.
- Щоразу політ починається із виміру напряму та швидкості вітру, атмосферного тиску. Якщо швидкість вітру більша за чотири метри в секунду, то не літають, тому що результат виходить непередбачуваним: виявити витік можна не в тому місці (фізично знесе в інший бік).
- Оператор дрону на місці сам мінімізує кількість поворотів та розраховує час польоту приблизно на 25 хвилин. Загалом можна скоротити час польоту від 5 до 20% залежно від метеоумов.
- Починати польоти краще з підвітряного боку для того, щоб сканування відбувалося за вітром.
- Достатня для пошуку витоків висота польоту дрону – 15 метрів.
- Якщо є дозвіл на аерофотозйомку, можна фотографувати місце викиду тепловізором і в видимому діапазоні.
Порівняно з роботою обхідників – прорив! Але в роботі детектора, застосованого Пергамом для обльотів, була істотна вада: відсутність каналу зв'язку між детектором і оператором під час польоту. Інформацію про витікання можна було отримати лише після приземлення дрону.
Пергам + КРОК + SPH
До моменту знайомства з Пергам у КРОК з'явився бортовий обчислювач для дрона DJI Matrice 600, який до того ж міг транслювати телеметрію через DJI LightBridge 2. Пергам відразу зацікавився продуктом і запропонував зробити інтеграцію downlink для їхнього продукту - дистанційного детектора метану LMC.
В результаті з'явилася спільна розробка КРОК (Росія), Пергам-Інжиніринг (Росія) та SPH Engineering (Латвія, виробник софту UGCS) – комплекс LMC G2 DL (Laser Methane Copter Generation 2 with Downlink). Це друге покоління програмно-апаратного комплексу виявлення витоків метану (CH4).
У складі рішення - дрон DJI Matrice 600 злітною масою 11 кілограм, обладнаний дистанційним лазерним детектором метану та бортовим комп'ютером. Нове ПЗ дозволяє точно прописати траєкторію польоту на заданій висоті та з необхідною швидкістю, моментально зреагувати у разі виявлення витоку метану, точно локалізувати місце та вчасно вжити заходів.
Тепер процес такий:
1. Щоб не пропустити і маленького шматка полігону, політний план створюється в програмі UgCS. Це триває хвилини. При цьому робити можна в теплому офісі і не морозити собі руки.
Політний план дрону у програмному забезпеченні UgCS.
2. Далі оператор готує дрон на точці зльоту на полігоні. І через мобільний додаток UgCS запускає політ.
Концентрація у нормі.
Виявлено витік.
3. Далі завдяки нашому бортовому комп'ютеру показання детектора метану в режимі он-лайн відправляються в мобільний додаток. При цьому бортовий комп'ютер на випадок втрати зв'язку із землею усі показання з приладу фіксує на карті SD.
4. Усі перевищення рівня концентрації метану можна одразу відмаркувати на карті. Ти більше не витрачаєш час на постпроцесинг для локалізації місця витоку.
5. Профіт!
Коментар еколога КРОК:
Закону про те, що звалище має офіційно фіксувати якісь витоки, — ні, але метан — це парниковий газ, а парникові гази у нас уже років 20 заборонені. Є Кіотський протокол, і в рамках проекту «Чисте повітря», який відноситься до нацпроекту «Екологія», швидше за все, буде закон про квотування. І цими квотами почнуть торгувати. І кожна компанія має розуміти, чи мають можливість мінімізувати чи контролювати викиди.
Наглядовий орган - Росприроднагляд. Сам собою полігон — це інженерна споруда, тобто має проходити Головдержекспертизу. Там виробничо-екологічний контроль. Частота цього контролю встановлюється залежно від небезпеки та у кожного конкретного полігону. Припустимо, щотри місяці приїжджає лабораторія і щось міряє — зазвичай воду, грунт, повітря. Хороші полігони самі влаштовують трубопроводи для звалищного газу і цей газ використовують для своїх потреб. Зазвичай там від 40 відсотків метану. Якщо вибухне, будуть і зруйновані комунікації, можливо, людські жертви, потужний викид... І тоді стосовно власника порушать кримінальну справу. І ніхто цього не зацікавлений. Дрон у тому ж Красноярську, наприклад, дуже обґрунтований економічно. Дві людини плюс охоронець із рушницею (серйозно — там ведмеді), всюдихід, який ламається раз на 20—40 км, проживання, північні добові.
Дрони можуть використовуватися багато де. Спалити перешкоди на тролеї, окропити поле, скинути пліт потопаючому, пролетіти через пожежу і знайти всіх людей, відстежувати браконьєрів або шукати плантації конопель, робити інвентаризацію на складі — скільки завгодно. І взагалі все те, що дозволить ваша фантазія. Нам цікаві нові завдання, і ми можемо і хочемо спробувати вирішити ваше завдання. Ну і якщо у вас є завдання з пошуку витоків, з мене пілотний проект найцікавішою. Пошта [захищено електронною поштою].
Посилання
- .
- .
- Моя пошта - [захищено електронною поштою].
Джерело: habr.com